- la force exercée par un ressort est appelée tension du ressort. Elle est notée T - l’intensité du champ de pesanteur terrestre vaut g = 10 N/kg

TP 15-b Etude de mouvement / principe d’inertie

LE TP est noté, appeler le professeur régulièrement pour vérification, on pourra s’aider du chapitre 15 et du chapitre 8 d’exovideo.

Données :

- la force exercée par un ressort est appelée tension du ressort. Elle est notée T - l’intensité du champ de pesanteur terrestre vaut g = 10 N/kg

I) Détermination de la valeur de la tension T du ressort 1) schéma de l’expérience

On considère un ressort au bout duquel on fixe une masse m = 200 g. Le ressort est fixé sur le point E, le centre d’inertie du solide est noté G. On étudiera le système mécanique « solide de masse m ».

2) étude mécanique

Q1 Quelles sont les forces qui s’exercent sur le solide de masse m ? S’agit-il de forces de contact ou de force à distance ?

Q2 Enoncer le principe d’inertie.

Q3 D’après le principe d’inertie que dire de la somme vectorielle des forces s’exerçant sur le solide au repos ? Que peut-on en déduire sur la norme de ces 2 forces ?

Q4 Calculer le poids P de la masse m (ne pas oublier que l’unité légale de masse est le kilogramme). En déduire la norme de la force exercée par le ressort sur la masse.

Q5 Représenter les 2 forces s’exerçant sur le solide sur le schéma avec l’échelle 1cm représente 1 N

Appeler le professeur (appel 1).

II) Détermination de la raideur ‘k’ du ressort 1) étude expérimentale

Le ressort à étudier est accroché à une potence. À l'extrémité libre appelée E , on suspend successivement des masses de différentes valeurs . Mesurer la longueur L

du ressort à vide (quand on ne lui suspend aucune masse à son extrémité). Pour chaque masse 'm' mesurer la longueur du ressort L et en déduire son allongement L-L

en centimètre.

Q1 Compléter le tableau ci-dessous. On rappelle que 1 g = 10

kg et 1 cm = 10

m.

m(g) 0 50 100 150 200

m(kg) 0

L- L

(cm) 0

L-L

(m) O

valeur de la tension T du ressort : T = P donc T =m(kg).g(N/kg)

0

Q2 Comment varie la tension T du ressort quand son allongement L-L

augmente ? Appeler le professeur (appel 2)

3) Tracé de la courbe tension T en fonction de l’allongement L-L

Q3 : A l’aide du tableur Excel vous aller tracer la courbe de la tension T(N) en fonction de l’allongement L-L

(m). Vous reprendrez les valeurs trouvées dans la question précédente. Vous en déduirez ensuite la relation mathématique entre T(N) et l’allongement L-L

(m).

Ouvrir le logiciel Excel (cliquer en bas à gauche de l’écran et, dans le menu rechercher, écrire Excel). Entrer les données : la règle d’or : sur la ligne n°1 entrer les valeurs des abscisses (L-L

), sur la ligne 2 la valeur des

ordonnées, T(N). Entrer les valeurs correspondantes a votre tableau de

mesure. Tracer la courbe représentative de la fonction T(N) en fonction de l’allongement : sélectionner les 2

premières lignes. Cliquer sur insertion, nuage de points choisir, par exemple, le type de graphique . Donne un titre à ta courbe : clique sur disposition (barre de menu), puis titre du graphique et au-dessus du

graphique.

Ecrire le titre suivant: tension du ressort en fonction de son allongement. Changer éventuellement la police de caractère ainsi que sa taille. Donne un titre aux axes horizontaux et verticaux : clique sur disposition, titre des axes puis donner à l’axe vertical le nom T(N) et à l’axe horizontal le titre L-L

(m). Ajouter un quadrillage secondaire vertical et horizontal : clique sur le graphique puis sur disposition puis sur quadrillage et ajoute un quadrillage principal et secondaire sur les 2 axes.

Q4 Au vu de la courbe obtenue, Comment appelle-t-on la fonction liant T(N) et L-L

(m) ? Appeler le professeur pour vérification (appel 3).

4) expression de la tension T en fonction de l’allongement

Calcul automatique de l’équation de la droite : Clique sur un point de la courbe puis choisir ajouter une courbe de tendance , puis afficher l’équation sur le graphique. Noter l’équation liant T et L-L

.

Q5 l’équation est de la forme y = a.x Que représentent y, x et a? En déduire la relation liant T et L-L

.

Q6 En déduire l'expression littérale de la constante de raideur k puis sa valeur numérique. Déterminer l'unité

de cette constante dans le système international et expliquer à quoi correspond la raideur k du ressort

groupe Q1 2 forces

Q2 PI

Q3 forces se compensent

Q4 P= 2N

Q5

représentation des forces

Q1 tableau de mesure

Q2 évolution de T

Q3 courbe

Q4 fonction linéaire

Q5 y= T, a

= k, x = L-L

Q6

K = ?